全国名校高考专题训练2-牛顿定律与直线运动(5)

2020-02-21 18:13

0.6,cos37° = 0.8),斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不

2

计,重力加速度g取10 m/s.求:

(1)人从斜坡上滑下的加速度为多大?

(2)若AB的长度为25m,求BC的长度为多少? A 解析:(1)人在斜面上受力如图所示,建立图示坐标系,37° C 设人在斜坡上滑下的加速度为a1,由牛顿第二定律有 B mgsinθ-Ff1=ma1

FN1-mgcosθ=0

又 Ff1=μFN1

联立解得 a1 = g(sinθ-μcosθ)

2

代入数据得 a1 = 2.0 m/s (2)人滑到B点时 ?B?

2a1sAB=10m/s

在水平轨道上运动时Ff2=ma2

22 a2 =?g =5m/s 由 ?c??B?2a2sBC

2sBC=

2?B2a2=10m

70.(08江苏武进模拟)如图所示,在水平的桌面上有一木板长0.5m,一端与桌边对齐,板的上表面与铁块的摩擦因数0.5,桌面与木板下表面的摩擦因数0.25,木板的质量1kg,在木板的中

央放一小铁块,质量0.25kg,用水平力F拉木板。求(1)拉力至铁块会与木板发生相对运动?(2)拉力至少是多大,铁块不会从下。

2

解析:(1)将板抽出时,铁块向右加速,加速度a1=μ1g=5m/s 由牛顿第二定律,板的加速度a2=〔F-μ1Mg-μ2(M+m)g〕/M 为了能抽出木板a1> a2 F>9.375N

(2)铁块在木板上加速,落到桌面上减速到0 如果刚好到达桌面的边缘

22

L/2=μ1g t1/2+μ2g t2/2 μ1g t1=μ2g t2

2

解得t1=1/30秒 板的抽出过程

21 F 少多大,桌上落

at1/2=L/2+μ1g t1/2

2

解得a=20m/s 由牛顿第二定律

a2=〔F-μ1Mg-μ2(M+m)g〕/M F=24.375N

71.(江苏省连云港 淮安 宿迁三市2007~2008学年度高三年级第二次考试物理试题) 足够长的倾角θ=53°的斜面固定在水平地面上,一物体以v0=6.4m/s的初速度,从斜面底端向上滑行,该物体与斜面间的动摩擦因数μ=0.8,如图所示。(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g取10m/s2)

⑴求物体从开始到再次返回斜面底端所需的时间; ⑵求返回斜面底端时的速度;

⑶若仅将斜面倾角θ变为37°,其他条件不变,试求物体在开始第1s内的位移大小。(结果保留2位有效数字)

解析:⑴由牛顿第二定律得:mgsin???mgcos??ma

a?gsin???gcos??(10?0.8?0.8?10?0.6)m/s2?12.8m/s2

v0 θ 2

2

v06.42 上滑最大距离:x??m?1.6m

2a2?12.8 上滑时间:t1?2v06.4?s?0.5s a12.8' 下滑过程中: mgsin???mgco?s?ma 得 a?gsin???gcos??(8?4.8)m/s?3.2m/s

'22又根据x?1'2at2 下滑时间t2?22x?'a2?1.6s?1s 3.2 总时间为: t = t1+t2 = 1.5s ⑵返回斜面底端时的速度大小v = a′t2 = 3.2 m/s ⑶上滑过程中满足:mgsin???mgcos??ma1

a1?gsin???gcos??(10?0.6?0.8?10?0.8)m/s?12.4m/s 上滑时间:t停?'''22''v06.416?s?s?1s a112.431' 又因为mgsin???mgcos? 所以物体滑到最顶端后不再下滑,保持静止。

22

v06.42 得:x??m?1.7m

2a12?12.472.(虹口区2007学年度第一学期高三年级物理学科期终教学质量监控测试题)如图所示,小木块在沿斜面向上的恒定外力F作用下,从A点由静止开始作匀加速运动,前进了0.45m抵达B点时,立即撤去外力。此后小木块又前进0.15m到达C点,速度为零。已知木块与斜面动摩擦因数μ=3错误!未指定书签。/6,木块质量m=1kg。求:

(1)木块向上经过B点时速度为多大?

(2)木块在AB段所受的外力多大?( g=10 m/s2)

C B A F 30° 2解析:(1)撤去外力后,小木块做匀减速运动从B运动到C, 加速度大小为 a?gsin???gcos??7.5m/s2

22 所以有 vC?vB??2as

代入可解得 vB?2as?2?7.5?0.15?1.5m/s (2)设外加恒力为F则刚开始从A运动到B的加速度为 a1?F?(gsin???gcos?) m60 F/N 2 刚开始是做匀加速直线运动,故有: vB?2a1s1

代入数据可求得: F=10N 57 73.(姜堰市第二中学2007~2008学年度第三次54 模拟考试高三物理试题)一同学想研究电梯上升过程51 的运动规律。某天乘电梯上楼时他携带了一个质量为48 5kg的砝码和一套便携式DIS实验系统,砝码悬挂在力45 0 3 6 9 12 15 18 传感器上。电梯从第一层开始启动,中间不间断,一

直到最高层停止。在这个过程中,显示器上显示出的力随时间变化的关系如图所示。取重力加速度g=10m/s2,根据表格中的数据,求:

(1)电梯在最初加速阶段的加速度a1与最后减速阶段的加速度a2的大小; (2)电梯在3.0~13.0s时段内的速度v的大小; (3)电梯在19.0s内上升的高度H。

解析:(1) a1= a2=

N1 - mg58 - 5022

m = 5 m/s =1.6 m/s

t/s mg - N250 - 4622

= m/s = 0.8m/s m5

(2)v1= a1·t1=1.6×3 m/s =4.8 m/s

23

1111

(3) H=2a1t12+v1t2+2a2t22=2×1.6×32m+4.8×10m+2×0.8×62m =7.2m+48m+14.4m=69.6m

74.(黄浦区2008年高考模拟考) 两个完全相同的物体A、B,质量均为m=0.8kg,在同一粗糙水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动。图中的两条直线分别表示A物体受到水平拉力F作用和B物体不受到拉力作用的v-t图象,求:(1)物体A所受拉力F的大小;

(2)12s末物体A、B之间的距离s。

-1v/m.s

8

6 解析:(1)设A、B两物块的加速度为a1、a2。

4 ?v由v–t图可得:

a1?1?t1?8?41?m/s2 2 12?03a2??v20?4222???m/s2 算出(a2?m/s同

3?t26?030 3 6 9 12

样给分)

对A、B两物块分别由牛顿第二定律得:F-f=ma1 f=ma2 可得:F=m(a1 + a2)=0.8×(

12?)=0.8N 33(2)设A、B两物块12s内的位移分别为S1、S2,,由图像得:

1?(4?8)?12?72m 21s2??6?4?12m

2s1?所以S=S1-S2=60m

75. (黄浦区2008年高考模拟考) 辨析题:物体A、B都静止在同一水平面上,它们的质量分别是mA和mB,与水平面之间的动摩擦因数分别为μA和μB。用平行于水平面的力F分别拉物体A、B,得到加速度a和拉力F的关系图像分别如图中A、B所示。利用图象求出A、B两物体与水平面之间动摩擦因数μA和μB的数值。

甲同学分析的过程是:从图像中得到F=6N时,A物体的加速度aA=2.0m/s2,B物体的加速度aB=1.0m/s2,根据牛顿定律导出: F

m=a ,mA=3.0kg,mB=6.0kg,

f

又fA=fB=2N,NA=mAg=30 N,NB=mBg=60 N,μA=N A

f

=0.067,μB=N =0.033,

B

乙同学的分析过程是:从图象中得出直线A、B的斜率为:

24

kA=tan45?=1,kB=tan26?34’=0.5, 1

而斜率k=m ,所以mA=1kg,mB=2kg,

ff

又fA=fB=2N,NA=mAg=10 N,NB=mBg=20 N,μA=N =0.2,μB=N =0.1,

A

B

你认为这两位同学的解法是否合理?请说明理由;若不合理,请用你自己的方法算出正确结果。

解析:甲错在把水平力F当作合外力,而A、B两物块均受摩擦力f=2N 乙错在由于a轴和F轴的标度不同,斜率k不等于tan? 正确的求解是:mA?FA?f6?2??2kg aA2mB?FB?f6?2??4kg aB1fA2??0.1 NA20fA?fB?2N NA?mAg?20N ?A?NB?mBg?40N ?B?fB2??0.05 NB4076.(泰州市2008届第一次联考)某航空母舰(无弹射装置)上的战斗机在甲板上加速时,

2

发动机产生的最大加速度是a=4.5m/s,飞机起飞所需速度至少为v=50m/s,航空母舰甲板长为L=100m为使—电机安全起飞,航空母舰匀迷航行的最小速度v0为多大? 某同学求解过程如下:

2由运动学知识可得 v2?v0?2aL 解得v0?v2?2aL 2 代入数据得v0?50?2?4.5?100?40m/s

请问:该同学所得结论是否有错误?若有错误,请给山正确解答。 解析:该同学的结论是错误的。

[解法一]本问题可等效为一个追及问题,画出v-t如图所示,航空母舰以v0 做匀速运动,飞机在甲板上加速,图中阴影面积表示甲板长L=100m。

v?v0 a1由图中三角形面积可知(v?v0)t?L

2飞机的加速时间为t?即(v?v0)2?2aL 解得v0?20m/s

[解法二] 用相对速度法,以航母为参照系,飞机初速度为 ,加速到甲板末端起飞前速度为(v?v0)

25


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